Name: synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly
Uploaded: 2020-02-06T13:00:00
Duration: 9 min 34 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly at JoVE.com

Dette arbeidet ble støttet av det amerikanske energidepartementet, Office of Science, Basic Energy Sciences, under Award #DESC0012479. S.C.L. anerkjenner støtte fra National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, og A.F.A. anerkjenner støtte fra Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC).

FORSIKTIG: Flere kjemikalier som brukes i denne protokollen er etsende, brannfarlige eller giftige og skal kun brukes under en kjemisk røykhette. Bruk egnet personlig verneutstyr og kontakt alle relevante sikkerhetsdatablad (SDS) før bruk.
1. Monomer syntese
MERK: Primæraminer ble syntetisert i henhold til publiserte tilnærminger.
<ol><li>Syntese av 4-(2-aminoetyl)-N-(allylcarbonyloxy)fenylamin (Npam)25,28<ol>
<li>Tilsett 5,0 g (36,7 mmol) av 4-(2-aminoetyl)anilin til 150 ml eddiksyre (vandig oppløsning, v/v). MERK: Bruken av svak syre muliggjør selektiv beskyttelse av den aromatiske aminen uten å påvirke aliphatisk amin på grunn av den store forskjellen i pKen verdi mellom de to gruppene.</li>
		<li>Forbered en løsning på 4,9 g (40,4 mmol; 1,1 equiv.) allyl kloroformat i 150 ml av 1,4-dioksan.</li>
		<li>Kombiner løsningene i en 500 ml rund bunnkolbe utstyrt med en magnetisk rørebar og rør reaksjonsblandingen ved romtemperatur over natten.</li>
		<li>For å arbeide opp reaksjonen, fortynn med 500 ml deionisert (DI) vann og vask med diethyl eter (Et2O, 300 ml × 3). Kast de organiske brøker.</li>
		<li>Juster den vandige fasen til pH 14 ved å legge til 2 M NaOH (vandig oppløsning), og trekk ut med Et2O (150 ml × 3).</li>
		<li>Kombiner de organiske brøker og vask med DI vann (150 ml × 3).</li>
		<li>Tørk over Na2SO4, og filtrer deretter.</li>
		<li>Fordamp til tørrhet under redusert trykk.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet, Npam, ved kjernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (500 MHz, CdCl3) δ:7,31 (d, J = 8,0 Hz, 2H, Ar), 7,14 (d, J = 8,5 Hz, 2H, Ar), 6,65 (s, 1H, -NH-), 6,04 – 5,89 (m, 1H, -CH= CH2), 5,36 (dq, J = 17,1, 1,6 Hz, 1H, -CH=CHH), 5,26 (dq, J = 10,5, 1,4 Hz, 1H, -CH=CHH),4,66 (dt, J = 5,8, 1,5 Hz, 2H, -CH2-CH=CH2), 2,94 (t, J = 6,8 Hz, 2H, -CH 2-NH2),2,70 (t, J = 6,8 Hz, 2H, -CH2-Ar), 1,04 (s, 2H, -CH2-NH2). 13.13 til 13 C NMR (125 MHz, CD3OD) δ: 154,85, 137,00, 134,98, 133,51, 129,36, 119,41, 116,92, 65,62, 59,89, 43,47, 38,72. MERK: Produktet er en lys gul fast stoff og har en samlet avkastning på 69%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese av 4-(1,3-diokcyclopent-2-yl)benzonitril29,30<ol>
<li>Oppløs 25 g (0,19 mol) av 4-cyanobenzaldehyd i 200 ml toluen.</li>
		<li>Tilsett 42,2 ml (0,768 mmol; 4 equiv.) av etylenglykol og 0,02 g (0,1 mmol; 0,05 mol%) av toluen-p-sulfonsyre til reaksjonsblandingen.</li>
		<li>Rør og refluks over natten ved 120 °C ved hjelp av en Dean-Stark-felle (dvs. azeotropisk destillasjon) for å fjerne vann som genereres under reaksjonen.</li>
		<li>Etter at reaksjonen er fullført og avkjølt til romtemperatur, tilsett 40 ml 5% NaHCO3 (w / v) vandig løsning.</li>
		<li>Trekk ut det organiske laget, og vask med DI vann tre ganger.</li>
		<li>Tørk over Na2SO4, og filtrer deretter.</li>
		<li>Fordamp til tørrhet under redusert trykk.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet, etter NMR-spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7,67 (d, J = 8,0, 2H, Ar), 7,59 (d, J = 8,4, 2H, Ar), 5,84 (s, 1H, CH), 4,12 - 4,03 (AABBBBBB, 4H, (CH2O)2). 13.13 til 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 143,20, 132,34, 127,30, 118,72, 113,02, 102,56, 65,57. MERK: Produktet er en hvit krystallinsk fast og har en samlet avkastning på 86%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese av 4-(1,3-dioksykpent-2-yl)benzylamin (Npal)29<ol>
<li>Forbered en løsning på 10 g (0,057 mol) av 4-(1,3-dioksoflopent-2-yl)benzonitril i 100 ml vannfri Et2O.</li>
		<li>Tilsett forsiktig 4,3 g (0,11 mol; 2 ekviva.) av LiAlH4 til 100 ml vannfri Et2O i en rund bunnkolbe ved 0 °C. Rør for å skape en godt blandet suspensjon og forsegle systemet under en inert atmosfære ved hjelp av en argonfylt ballong. Slukke forsiktig med etanol eventuell gjenværende LiAlH4 på utstyr som brukes til veiing. FORSIKTIG: Litium aluminium hydrid (LiAlH4) er et mildt pyrofor; håndtaket under inertgass og beskytte mot fuktighet.</li>
		<li>Tilsett 4-(1,3-diokcyclopent-2-yl)benzonitril oppløsning sakte ved hjelp av en tilsetningstrakt eller en sprøytepumpe samtidig som reaksjonsblandingen opprettholdes ved en temperatur på 0 °C.</li>
		<li>Rør reaksjonsblandingen i 4 timer ved 0 °C, etterfulgt med 12 timer ved romtemperatur.</li>
		<li>Etter at reaksjonen er fullført og avkjølt til 0 °C, tilsett sakte 95% etanol (30 ml). Ytterligere slukke ved å tilsette 50% etanol i vann (v / v, 20 ml). En bubbler kan brukes til å overvåke slukkeprosessen. MERK: Tilsett ekstra vannfri Et2O etter behov for å opprettholde en tilstrekkelig omrøringshastighet.</li>
		<li>Skill etersupernatanten og fordamp til tørrhet under redusert trykk.</li>
		<li>Filtrer den resulterende oljen gjennom et sprøytefilter på 0,45 μm.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet, NpaI, av NMR spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.44 (d, J = 8, 2H, Ar), 7,32 (d, J = 8, 2H, Ar), 5,80 (s, 1H, CH), 4,14 - 4,0 (AAɪBB, 4H, (CH2O)2), 3,87 (s, 2H, -CH2-NH2). 13.13 til 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 144,53, 136,53, 127,16, 126,77, 103,72, 65,39, 46,35. MERK: Produktet er en gul olje og har en samlet avkastning på 70%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese av 2-(2-ethoxyethoxy)etyl tosylate29,31<ol>
<li>Tilsett 20 g (0,15 mol) dietylenglykol monoetyleter og 50 ml tetrahydrofuran (THF) til en 250 ml rund bunnkolbe med magnetisk røre.</li>
		<li>Avkjøl til 0 °C og forsegle systemet under en inert atmosfære ved hjelp av en argonfylt ballong.</li>
		<li>Tilsett 50 ml 6 M vandig NaOH (2 equiv.).</li>
		<li>Oppløs 54 g (0,28 mol; 2 equiv.) tosylklorid i 80 ml THF og tilsett løsningen på reaksjonsblandingen slegge. Rør i 1 timer ved 0 °C.</li>
		<li>La reaksjonsblandingen nå romtemperatur og rør i en time til.</li>
		<li>Trekk ut reaksjonsblandingen med Et2O (400 ml).</li>
		<li>Vask det organiske laget med 1 M NaOH, deretter med DI vann.</li>
		<li>Tørk over Na2SO4, og filtrer deretter.</li>
		<li>Fordamp til tørrhet under redusert trykk.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet ved nmrspektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ:7,78 (d, J = 8,0, 2H, -S-C=CH-CH), 7,33 (d, J = 8,5, 2H, -S-C=CH-CH), 4,15 (t, J = 5,0, 2H, -CH2-CH2-O-Ts), 3,68 (t, J = 5,0, 2H, CH2-CH2-O-Ts), 3,60-3,42 (m, 6H, O-CH2-CH2-O-CH2-CH3), 2,43 (s, 3H, C-CH3), 1,17 (t, J = 7,0, 3H, O-CH2-CH3). 13.13 til 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 144,79, 132,95, 130,26, 129,80, 127,90, 126,95, 70,75, 69,68, 69,29, 68,61, 66,57, 21,56, 15,11. MERK: Produktet er en fargeløs væske og har en samlet avkastning på 98%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese av 2-(2-ethoxyethoxy)etylazid29,31<ol>
<li>Oppløs 40 g (0,14 mol) av 2-(2-ethoxyethoxy)etyltosylate i 250 ml dimetylformamid (DMF) i en rund bunnkolbe med magnetisk røre. Forsegle systemet under en inert atmosfære ved hjelp av en argonfylt ballong.</li>
		<li>Tilsett 32 g (0,49 mol; 3,5 ekvivaus.) av NaN3 til reaksjonsblandingen. FORSIKTIG: Ikke bruk en metallspatel ved veiing av NaN3. NaN3 kan reagere med bly og kobber som resulterer i dannelse av svært eksplosive metallazider. Det er akutt giftig og dødelig ved svelging eller i kontakt med huden.</li>
		<li>Varm reaksjonsblandingen til 60 °C og la den gå i 36 timer. Deretter avkjøles til romtemperatur.</li>
		<li>Fortynn med stor mengde vann (500 ml) og trekk ut med Et2O (150 ml × 3).</li>
		<li>Isoler det organiske laget og utfør vannvask.</li>
		<li>Tørk over Na2SO4, og filtrer deretter.</li>
		<li>Fordamp til tørrhet under redusert trykk.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet ved nmrspektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 3,64 (m, 4H, O-CH2-CH2-O), 3,58 (m, 2H, N3-CH2-CH2-O), 3,51 (q, J = 7,5, 2H, O-CH2-CH3),3,38 (t, J = 5,0, 2H, N3-CH2-CH2-O), 1,19 (t, J = 7,5, 3H, O-CH2-CH3). 13.13 til 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 70,70, 69,97, 69,80, 66,63, 50,60, 15,08. MERK: Produktet er en gul væske og har en samlet avkastning på 85%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese av 2-(2-ethoxyethoxy)etylamin (Neee)29,31<ol>
<li>Løs opp 20 g (0,13 mol) av 2-(2-ethoxyethoxy)etylazid i 160 ml THF i en 500 ml rund bunnkolbe med magnetisk røre.</li>
		<li>Tilsett 40 g (0,15 mol, 1,1 equiv.) triphenylphosfin og rør over natten ved romtemperatur under argon.</li>
		<li>Slukke reaksjonsblandingen med vann (220 ml) og la den røre i en annen dag.</li>
		<li>Vask den resulterende løsningen med toluen, etterfulgt av diklormetan (DCM).</li>
		<li>Fordamp det vandige laget under vakuum.</li>
		<li>Bekreft identiteten til det isolerte produktet, Neee, av NMR spektroskopi. Forvent følgende resultater: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ:3.62-3.42 (m, 8H, NH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH3), 2,82 (m, 2H, NH2-CH2-CH2-O), 1,48 (s, 2H, NH2), 1,16 (t, J = 7,5, 3H, O-CH2-CH3). 13.13 til 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 73.14, 70.72, 69.64, 66.45, 41.35, 15.00. MERK: Produktet er en gul væske og har en samlet avkastning på 58%. Bruk produktet uten ytterligere rensing.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Solid fase submonomersyntese av oligo (peptoids)
MERK: Den submonomertilnærmingen til solidfasesyntese (SPS) ble brukt da den muliggjør produksjon av sekvensspesifikke oligomerer med høy koblingseffektivitet. En automatisert peptidsynthesizer ble tilpasset raskt å generere oligo(peptoids). Innstillinger kan kreve endring for ulike instrumentering.
<ol><li>Forberedelse
	<ol>
<li>Veie 0,125 g Fmoc-Photolabile SS harpiks (0,8 mmol / g typisk lasting, 0,1 mmol skala, 100-200 mesh, 1% DVB) og legge til en fritted automatisert synthesizer reaksjon fartøy. Sett fartøyet inn i mikrobølgedelen av synthesizeren.</li>
		<li>Fyll hovedvæskeflasken med DMF og deprotection flasken med 20% 4-metylpiperidin i DMF (v / v). Tomt avfall.</li>
		<li>Forbered 1 M-løsninger av bromoeddiksyre og N,N'-diisopropylkarbodiimid (DIC) i DMF med totale volumer på 1,5 ml × (antall rester i rekkefølge) + 5 ml. Den ekstra 5 ml sikrer at ingen luft kommer inn i maskinen. Legg til 0,47 ml eddikanhydrid til DMF for å lage en 5 ml capping løsning. FORSIKTIG: DIC kan forårsake alvorlig øyeskade, hudirritasjon og sensiering, og irritasjon av luftveiene og sensiklisering.</li>
		<li>Forbered 0,5 M-løsninger for hver primære amin (Npam, Npal, Neee og Nma (2-metoksysetylamin)) i N-metyl-2-pyrrolidon (NMP) som brukes til forskyvningstrinnet. Totale volumer av de primære aminløsningene bør være 2,5 ml × (antall rester av riktig primæramin) + 2,5 ml.</li>
		<li>Legg til alle løsninger på den automatiserte synthesizermanifolden.</li>
	</ol></li>
	<li>Syntese MERK: Utfør med en automatisert peptidsynthesizer.<ol>
<li>Svel harpiksen ved romtemperatur i 5 min med 10 ml DMF. Tøm reaksjonsbeholderen.</li>
		<li>Hold Fmoc-gruppen med 3 ml av 20 % 4-metylpiperidinoppløsning for 30 s ved 75 °C og 90 s ved 90 °C. Tøm fartøyet. Gjenta. Vask med DMF (2 ml × 2).</li>
		<li>Legg til fartøyet 1,5 ml av bromeddiksyreoppløsningen og 1,5 ml DIC-løsningen. Varm opp reaksjonen ved 75 °C i 4,5 min for å utføre bromoacetylasjonsreaksjonen. Vask harpiksen (5 ml DMF × 3).</li>
		<li>Utfør forskyvningsreaksjonen ved tilsetning av 2,5 ml primær aminmonomerløsning til reaksjonsbeholderen. Varme ved 75 °C i 4,5 min. Vask harpiks (5 ml DMF × 3).</li>
		<li>Gjenta trinn 2.2.3. og 2.2.4. mens sekvensielt erstatte den primære amin monomer brukes i trinn 2.2.4. å vokse oligo (peptoid) kjede på en sekvens-spesifikk måte.</li>
		<li>Etter det siste forskyvningstrinnet, kaper sekvensen ved å legge til 2,5 ml av eddikanhydridløsningen og 2 ml DIC-løsningen. Varm ved 50 °C i 2 min. Vask harpiksen (5 ml DMF × 6).</li>
		<li>Overfør harpiksen til et fritted glassreaksjonsfartøy utstyrt med en 3-veis stoppekran. Glassreaksjonsbeholderen bør tidligere silikoniseres for å hindre perler fra å følge veggene. Silaniser veggene ved å fylle fartøyet med en 5% diklorodimetylsilane i dikloretan (DCE) (v / v) løsning til toppen og la det sitte i 30 min. Tøm fartøyet og vask med DCE og metanol. Tørrglassbeholder før bruk.</li>
		<li>Vask harpiksen med DCM (5 ml × 3), boblende med N2 gjennom en arm og trekk vakuum med en annen.</li>
		<li>Tørk og lagre harpiks og festet oligo (peptoid) til deprotection og cleavage.</li>
	</ol></li>
	<li>Alloc-amine deprotection og spalting fra harpiks
	<ol>
<li>Hvis harpiksen har blitt lagret i mer enn en dag, reswell harpiks ved boblende med 5 ml DMF i 10 min. Tøm deretter fartøyet og legg til en liten magnetisk rørebar.</li>
		<li>Tilsett 3 ml tørr DCM til glasspeptidbeholderen.</li>
		<li>Vekt 0,1 ekvivalenter av tetrakis (triphenylphosphine)palladium(0) og 25 ekvivalenter av fenylsilane per Alloc-gruppe. Bruk en klemme til å plassere reaksjonsbeholderen i en vinkel over en røreplate slik at harpiksen gjennomgår mild agitasjon mens den forblir suspendert i løsningsmidlet. For å hindre at DCM fordamper, må du dekke reaksjonsbeholderen.</li>
		<li>Etter 1 time, filtrer av oppløsningen og vask harpiksen med DCM (3 × 5 ml).</li>
		<li>Gjenta trinn 2.3.2. og 2.3.3.</li>
		<li>Skyll harpikssekvensielt med metanol og DCM to ganger.</li>
		<li>Overfør harpiksen og den magnetiske rørestangen til et 20 ml hetteglass.</li>
		<li>Senk harpiksen i DMF, rør og la den stå under bestråling i 36 timer ved ca. 25 mW.cm-2 med 405 nm. En liten del av harpiksen kan være spaltet og karakterisert i ESI-MS før dette trinnet for å sikre fullstendig Alloc deprotection av amin. Hvis noen Alloc-grupper gjenstår, gjentar du trinn 2.3.2 og 2.3.3.</li>
		<li>Skill frigjort oligo (peptoid) fra harpiks via et sprøytefilter. Fjern oppløsningsvæske under vakuum.</li>
	</ol></li>
	<li>Rensing og karakterisering av oligo(peptoids)
	<ol>
<li>Rekonstituer peptoidene i en 50/50 blanding av vann/acetonitrile.</li>
		<li>Rens med omvendt fase preparative HPLC (C18). Kombiner rensede brøker, frys og lyofilize for å gi off-white pulver. Pulveret kan lagres for videre bruk.</li>
		<li>Analyser med ESI-MS etter rensing.</li>
		<li>Utfør MALDI massespektrometri i reflectron positiv ionmodus. Bland 2 μL av en oppløsning av prøven (1 mM) med 6 μL av en blanding av 10 mg matrise [2-(4-hydroksyfenylazo)benzosyre (HABA)] i 200 μL acetonitrile. Plasser på en MALDI prøveplate og la det luft tørke.</li>
		<li>For renhet, utfør analytisk HPLC av renset oligo (peptoids).</li>
	</ol></li>
</ol>3. Sekvensselektiv stige selvmontering
<ol><li>
Selvmontering gjennom dissosiasjon/ekstraksjon/annealing
	<ol>
<li>Forbered 10 mM lagerløsninger av hver oligo (peptoid) sekvens som brukes til selvmontering og en 10 mM lagerløsning av scandium triflate (Sc(OTf)3) i vannfri acetonitrile.</li>
		<li>Til et 3 ml hetteglass utstyrt med en magnetisk rørestang, tilsett 20 μL av hver peptoid lagerløsning. Tilsett 1,5 eq sc(OTf)3 per potensiell imine obligasjon fra lagerløsningen. Tilsett nok vann og acetonitrile til å danne en 200 μL 2% (v / v) vann / acetonitrile løsning totalt.</li>
		<li>Rør forsiktig ved 70 °C i 2 timer for acetal-deprotection av aldehyd og dissosiasjon av alle tråder.</li>
		<li>Lad hetteglasset med 200 μL kloroform og 2 ml vann. Rist forsiktig.</li>
		<li>La blandingen stå (minst 15 min) og, ved fullstendig faseseparasjon, trekk ut det organiske laget med en mikroliter sprøyte.</li>
		<li>Rør inn et nytt hetteglass ved 70 °C for oligomer annealing, vanligvis 6 h. Stige hybridisering kan også utføres ved romtemperatur, men over en lengre periode.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Karakterisering av selvmonterte arter
	<ol>
<li>Utfør MALDI-TOF massespektrometri på reaksjonsblandingsløsningene etter trinn 3.1.3., 3.1.5., og 3.1.6. for å overvåke reaksjonen. Hvis hybridisering er ufullstendig, legg til 1,5 eq sc(OTf)3 per potensiell imine obligasjon fra lagerløsningen og gjenta trinn 3.1.3-3.1.6. til fullført.</li>
		<li>Tørk prøven under en jevn strøm av nitrogen og rekonstituer i 1 ml 2% salpetersyre (vandig oppløsning, v / v). Fortynn 4 × 106-fold med HPLC vann. Bestem etterekstraksjon scandium konsentrasjon med induktivt kombinert plasma masse spektrometri (ICP-MS).</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleic+acid+junctions+and+lattices.">Nucleic acid junctions and lattices.</a> Journal of Theoretical Biology. 99 (2), 237-247 (1982).</li><li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns.">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440, 297-302 (2006).</li><li>Watt, A. A. R., Bothma, J. P., Meredith, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+supramolecular+structure+of+melanin.">The supramolecular structure of melanin.</a> Soft Matter. 5 (19), 3754-3760 (2009).</li><li>T&#248;rring, T., Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+origami:+A+quantum+leap+for+self-assembly+of+complex+structures.">DNA origami: A quantum leap for self-assembly of complex structures.</a> Chemical Society Reviews. 40 (12), 5636-5646 (2011).</li><li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+shapes+self-assembled+from+single-stranded+DNA+tiles.">Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</li><li>Clausen-Schaumann, H., Rief, M., Tolksdorf, C., Gaub, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+stability+of+single+DNA+molecules.">Mechanical stability of single DNA molecules.</a> Biophysical Journal. 78 (4), 1997-2007 (2000).</li><li>Rowan, S. J., Cantrill, S. J., Cousins, G. R. L., Sanders, J. K. M., Stoddart, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamic covalent chemistry. Angewandte Chemie - International Edition. 41 (6), (2002).</li><li>Jin, Y., Yu, C., Denman, R. J., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+dynamic+covalent+chemistry.">Recent advances in dynamic covalent chemistry.</a> Chemical Society Reviews. 42 (16), 6634-6654 (2013).</li><li>Furgal, J. C., Dunn, M., Wei, T., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Applications+of+Dynamic+Covalent+Chemistry+from+Macro-+to+Nanoscopic+Length+Scales.">Emerging Applications of Dynamic Covalent Chemistry from Macro- to Nanoscopic Length Scales.</a> Dynamic Covalent Chemistry: Principles, Reactions, and Applications. , 389-434 (2017).</li><li>Hartley, C. S., Elliott, E. L., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalent+assembly+of+molecular+ladders.">Covalent assembly of molecular ladders.</a> Journal of the American Chemical Society. 129 (15), 4512-4513 (2007).</li><li>Wei, T., Furgal, J. C., Jung, J. H., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long,+self-assembled+molecular+ladders+by+cooperative+dynamic+covalent+reactions.">Long, self-assembled molecular ladders by cooperative dynamic covalent reactions.</a> Polymer Chemistry. 8 (3), 520-527 (2017).</li><li>Dunn, M. F., Wei, T., Scott, T. F., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+dynamic+covalent+assembly+of+molecular+ladders+and+grids+bearing+boronate+ester+rungs.">Aqueous dynamic covalent assembly of molecular ladders and grids bearing boronate ester rungs.</a> Polymer Chemistry. (18), 2337-2343 (2019).</li><li>Furgal, J. C., Van Dijck, J. M., Leguizamon, S. C., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accessing+sequence+specific+hybrid+peptoid+oligomers+with+varied+pendant+group+spacing.">Accessing sequence specific hybrid peptoid oligomers with varied pendant group spacing.</a> European Polymer Journal. (118), 306-311 (2019).</li><li>Tozawa, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+organic+cages.">Porous organic cages.</a> Nature Materials. 8 (12), 973-978 (2009).</li><li>Tian, J., Thallapally, P. K., Dalgarno, S. J., McGrail, P. B., Atwood, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amorphous+molecular+organic+solids+for+gas+adsorption.">Amorphous molecular organic solids for gas adsorption.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 48 (30), 5492-5495 (2009).</li><li>Jin, Y., Wang, Q., Taynton, P., Zhang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+covalent+chemistry+approaches+toward+macrocycles,+molecular+cages,+and+polymers.">Dynamic covalent chemistry approaches toward macrocycles, molecular cages, and polymers.</a> Accounts of Chemical Research. 47 (5), 1575-1586 (2014).</li><li>Ren, F., Day, K. J., Hartley, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-+and+three-tiered+stacked+architectures+by+covalent+assembly.">Two- and three-tiered stacked architectures by covalent assembly.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 55 (30), 8620-8623 (2016).</li><li>Elliott, E. L., Hartley, C. S., Moore, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalent+ladder+formation+becomes+kinetically+trapped+beyond+four+rungs.">Covalent ladder formation becomes kinetically trapped beyond four rungs.</a> Chemical Communications. 47 (17), 5028-5030 (2011).</li><li>Tran, H., Gael, S. L., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+submonomer+synthesis+of+peptoid+polymers+and+their+self-assembly+into+highly-ordered+nanosheets.">Solid-phase submonomer synthesis of peptoid polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets.</a> Journal of Visualized Experiments. (57), 1-6 (2011).</li><li>Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+origins.">Peptoid origins.</a> Biopolymers. 96 (5), 545-555 (2011).</li><li>Sun, J., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+polymers:+A+highly+designable+bioinspired+material.">Peptoid polymers: A highly designable bioinspired material.</a> ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).</li><li>Belowich, M. E., Stoddart, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+imine+chemistry.">Dynamic imine chemistry.</a> Chemical Society Reviews. 41 (6), 2003-2024 (2012).</li><li>Giuseppone, N., Schmitt, J. L., Schwartz, E., Lehn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scandium(III)+catalysis+of+transimination+reactions.+Independent+and+constitutionally+coupled+reversible+processes.">Scandium(III) catalysis of transimination reactions. Independent and constitutionally coupled reversible processes.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (15), 5528-5539 (2005).</li><li>Sh&#363;, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scandium+triflate+in+organic+synthesis.">Scandium triflate in organic synthesis.</a> European Journal of Organic Chemistry. 1999 (1), 15-27 (1999).</li><li>Wei, T., Furgal, J. C., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+deprotection+and+dynamic+covalent+assembly+using+a+dual+role+catalyst.">In situ deprotection and dynamic covalent assembly using a dual role catalyst.</a> Chemical Communications. 53 (27), 3874-3877 (2017).</li><li>Matsumoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+low+temperature+formation+of+imine-linked+covalent+organic+frameworks+catalyzed+by+metal+triflates.">Rapid, low temperature formation of imine-linked covalent organic frameworks catalyzed by metal triflates.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (14), 4999-5002 (2017).</li><li>Ma, X., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+and+challenges+in+the+synthesis+of+three-dimensional+covalent-organic+frameworks.">Approaches and challenges in the synthesis of three-dimensional covalent-organic frameworks.</a> Communications Chemistry. , (2018).</li><li>Perron, V., Abbott, S., Moreau, N., Lee, D., Penney, C., Zacharie, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+the+selective+protection+of+aromatic+amines+in+the+presence+of+aliphatic+amines.">A method for the selective protection of aromatic amines in the presence of aliphatic amines.</a> Synthesis. 2 (2), 283-289 (2009).</li><li>Wei, T., Jung, J. H., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+covalent+assembly+of+peptoid-based+ladder+oligomers+by+vernier+templating.">Dynamic covalent assembly of peptoid-based ladder oligomers by vernier templating.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (51), 16196-16202 (2015).</li><li>Ouari, O., Chalier, F., Bonaly, R., Pucci, B., Tordo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+spin-trapping+behaviour+of+glycosylated+nitrones.">Synthesis and spin-trapping behaviour of glycosylated nitrones.</a> Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions. 2 (10), 2299-2308 (1998).</li><li>Sun, J., Stone, G. M., Balsara, N. P., Zuckermann, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-conductivity+relationship+for+peptoid-based+PEO-mimetic+polymer+electrolytes.">Structure-conductivity relationship for peptoid-based PEO-mimetic polymer electrolytes.</a> Macromolecules. 45 (12), 5151-5156 (2012).</li><li>Sartori, G., Ballini, R., Bigi, F., Bosica, G., Maggi, R., Righi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protection+(and+deprotection)+of+functional+groups+in+organic+synthesis+by+heterogeneous+catalysis.">Protection (and deprotection) of functional groups in organic synthesis by heterogeneous catalysis.</a> Chemical Reviews. 104 (1), 199-250 (2004).</li><li>Kim, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unusual+truncation+of+N-acylated+peptoids+under+acidic+conditions.">Unusual truncation of N-acylated peptoids under acidic conditions.</a> Organic &amp; biomolecular chemistry. 12 (28), 5222-5226 (2014).</li><li>Mannige, R. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptoid+nanosheets+exhibit+a+new+secondary-structure+motif.">Peptoid nanosheets exhibit a new secondary-structure motif.</a> Nature. 526 (7573), 415-420 (2015).</li><li>Edison, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conformations+of+peptoids+in+nanosheets+result+from+the+interplay+of+backbone+energetics+and+intermolecular+interactions.">Conformations of peptoids in nanosheets result from the interplay of backbone energetics and intermolecular interactions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (22), 5647-5651 (2018).</li><li>Kobayashi, S., Sugiura, M., Kitagawa, H., Lam, W. W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rare-earth+metal+triflates+in+organic+synthesis.">Rare-earth metal triflates in organic synthesis.</a> Chemical Reviews. 102 (6), 2227-2302 (2002).</li><li>Fujinaga, S., Hashimito, M., Tsukagoshi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+composition+for+a+ternary+solvent+system+in+tube+radial+distribution+chromatography.">Investigation of the composition for a ternary solvent system in tube radial distribution chromatography.</a> Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies. 38 (5), 600-606 (2015).</li></ol>

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Teknikken beskriver den dynamiske kovalente monteringen av informasjonsbærende peptoid oligomerer, hvor informasjon er kodet i sekvensen av deres anhenggrupper. Bruk av en Alloc-beskyttet aminmonomer i forbindelse med en etylenacetalbeskyttet aldehydmonomer tillater orthogonal deprotection, slik at Alloc deprotection på perle og acetal deprotection in situ under selvmonteringsreaksjonen, og dermed sikre at de syntetiserte sekvensene ikke for tidlig reagerer før oligomer rensing og karakterisering. Viktigere, solid fase syntese utføres ved hjelp av en photolabile harpiks for å aktivere oligomer cleavage fra perlen under UV eller fiolett lys bestråling, utelukker for tidlig deproteksjon av syre-labile, etylen acetal-basert beskyttende gruppe. Flere alternative debeskyttelsesordninger kan vurderes. For eksempel brukte vi i utgangspunktet to syre-labile beskyttegrupper (Boc-amin og etylen acetal-aldehyd) med den hensikt å in situ deprotection av en sterk syre etterfulgt med nøytralisering for å tillate selvmonteringsreaksjonen å fortsette; Denne tilnærmingen resulterte imidlertid i den umiddelbare generasjonen av utfelling ved tilsetning av basen. Alternativt ble beskyttelse av aminen med en fotolabilbeskyttelsesgruppe, 2-(2-nitrofenyl)propokkosyl (NPPOC), forestilt seg da aldehyd selektivt kunne deprotected ved behandling med trifluoreddiksyre (TFA) før rensing. Dessverre, in situ fotolyse av beskyttelsesgruppen med UV-lys ikke råd kvantitativ deprotection, selv i nærvær av fotoensitizers og etter lengre bestråling perioder25. Trimethylsilylethoxycarbonyl (dvs. Teoc) kan brukes som aminbeskyttende gruppe og er gjenstand for spalting ved behandling med sjeldne metalltreflater; Kvantitativ Teoc-deproteksjon krever imidlertid mye høyere sjeldne metalltreflatbelastninger enn det som er nødvendig for etylenacetal deprotection. For denne protokollen kan Teoc-aminer brukes, men Lewis syrekonsentrasjonen må justeres tilsvarende som subkvantitativ amin deprotection kan være problematisk for større selvmonterte strukturer. Aliphatic funksjonelle grupper ble kort vurdert, men deproteksjon av aliphatic aldehyder krever tøffe forhold som avkorter peptoid sekvenser32,33.
Inkorporering av Neee og Nma som inert spacer rester tjener til å forbedre oligomer løselighet og aktivere facile masse-merking av forløperen oligomers å ha råd til klar identifisering av de genererte artene ved massespektroskopi. Videre, gitt 'Σ-strand' konformasjon av peptoider der tilstøtende ryggradssegmenter vedtar motstridende rotasjonstilstander for å danne en lineær, twist-free oligomer34,35, sekvenser som omfatter vekslende dynamiske kovalente og inerte avstandsrester letter en struktur der reaktive anhenggrupper er orientert i samme retning. Gitt allsidigheten til submonomermetoden, kan et stort og mangfoldig bibliotek av primære aminer brukes til å ytterligere endre peptoid oligomers, men kan kreve justeringer i protokollen for å opprettholde høy koblingeffektivitet.
Mens oligo (peptoids) kan syntetiseres manuelt i et glassreaksjonsfartøy19,reduserer automatisering av prosessen tiden for hvert rester tillegg fra flere timer til en halv time. I tillegg reduserer automatisering mengden monomer og vask løsemiddelavfall, spesielt ønskelig ved bruk av primære aminmonomerer som ikke er kommersielt tilgjengelige. Selv om Alloc cleavage fra beskyttet-amin rester er en effektiv reaksjon, palladium oksidasjon kan resultere i ufullstendig deprotection. Følgelig er det foreslått å teste cleave en del av harpiks og karakterisere omfanget av devern med ESI-MS. For testspaltninger, 30 min under 405 nm bestråling utgivelser tilstrekkelig peptoid for masse spektrometri. Delvis deproteksjon kan begrenses ved bruk av anaerobe tilstander eller gjenta deproteksjonsreaksjonen.
Mens denne artikkelen fokuserer på Sc(OTf)3 som en multi-rolle reagens, andre sjeldne metall triflates, som ytterbium triflate, har vist seg å kunne megle informasjonsstyrt montering av molekylære stiger. Spesielt er Sc(OTf)3 den mest Lewis sure av sjeldne jordmetalltriflater; Dermed, på grunn av den reduserte katalytiske evnen som tilbys av andre sjeldne metalltriflates24,36,større ekvivalenter kan være nødvendig for å påvirke fullstendig etylen acetal deprotection og strand dissosiasjon. Antall ekvivalenter som kreves kan bestemmes med MALDI massespektrometri ved å observere punkt der tråder helt dissosierer. Dissosiasjon er kritisk i selvmonteringsprosessen og er analog med smelting av nukleinsyretråder ved hevet temperatur. Den påfølgende utvinningen av katalysator muliggjør dannelse og forstyrrelse av dynamiske kovalente sammenkoblinger som driver monteringen av sekvensspesifikke duplekser. Denne gradvise annealing av oligomeric tråder omgår kinetisk fangst (som, for molekylære stiger, kan gi ut-av-registerarter eller feil par sekvenser) oppleves av andre metoder.
Kloroform er et utmerket løsningsmiddel som faseseparasjon i kloroform/acetonitrile/vannternary system som brukes her fremmer delvis utvinning av Lewis syre uten å resultere i nedbør av selvmonterte strukturer37. I tillegg er kloroform en av de få løsemidler som fremmer imindannelse samtidig som molekylær stigeløselighet opprettholdes. Spor mengder ut av registeret og feil sammenkoblede duplekser kan ofte observeres på grunn av systemets dynamiske natur. Selv om dette systemet i stor grad er upåvirket av liten variasjon i sjeldne metalltriflatkonsentrasjoner ved ekstraksjon, genererer utilstrekkelig katalysatorutvinning en betydelig del av ufullstendig hybridisering og ikke-spesifikke oligomerkoblinger. I dette tilfellet er det generelt å foretrekke å først re-dissosiere med ytterligere 1,5 ekvivalenter av katalysator og deretter trekke ut en gang i stedet for å trekke ut igjen umiddelbart, da fullstendig dissosiasjon av enkelttråder er avgjørende for prosessen. For samtidig å montere flere unike informasjonskodede molekylære stiger, kan det være nødvendig å øke konsentrasjonen av den sjeldne metalltriflate lagerløsningen som brukes til å opprettholde ekvivalenter og totalt reaksjonsvolum.
Mens disse selvsamlingene primært er preget av massespektrometri, er andre teknikker, inkludert fluorescens resonansenergioverføring (FRET), mulig. Begrensninger inkluderer mengde materiale som er nødvendig, overkommelig av monomerer og signal-til-støy-forhold. Teknikker som krever løsemidler, for eksempel 1H NMR, kan i tillegg lide av uoppløselighet av selvmonterte strukturer. Videre kan sjeldne metalltreflatekonsentrasjoner etter ekstraksjon bestemmes gjennom slike metoder som ICP-MS eller 19F NMR med en intern standard.
Etter hvert som fremgangen mot forbedret kontroll over makro- og supramolekylære nanostrukturer og materialer fortsetter, oppstår utfordringen med å designe og fabrikkere regelmessige, men modifiserbare, forsamlinger. Protokollen som er beskrevet i denne rapporten, gir en vei for å oppnå slike nanostrukturer gjennom sekvensselektive samlinger via dynamiske kovalente interaksjoner.

Fremgang i selvmontering, prosessen der små underenheter genererer større arkitekturer gjennom termodynamisk drevne veier, har gitt bedre kontroll over makro- og supramolekylære nanostrukturer vanligvis ved å utnytte intermolekylære interaksjoner som π-stabling og hydrogenbinding1,2,3,4. Spesielt har nukleinsyrer (dvs. polynukleotider) dukket opp som bemerkelsesverdig allsidige nano-konstruksjonsmedier som den høye informasjonstettheten gitt av Watson-Crick base paring tillater montering av komplekse, sekvensselektive strukturer4,5. Mens den iboende lave styrken til disse forbigående intermolekylære bindingene muliggjør omorganisering og feilkorrigering av underenheter, er de resulterende strukturene ofte utsatt for termisk og mekanisk nedbrytning6. I motsetning, dynamiske kovavalente interaksjoner7,8,9, en klasse av kovalente bindingsdannende reaksjoner som er reversible eller omorganiseres under milde forhold og har nylig blitt ansatt for å gi intrikate makromolekyler som stiger10,11,12,13, bur14,15,16og stabler17, tilbyr økte bindingsstyrker og robuste strukturer. Dessverre reduseres kapasiteten for omorganisering og feilkontroll av de relativt lave omorganiseringsratene til disse kovalente artene, noe som begrenser deres evne til selvmontering til ønskede produkter18. For å løse denne kinetiske fangsten, brukes katalysatorer eller tøffe reaksjonsforhold ofte sammen med enkle byggeklosser. Her rapporterer vi en prosess som omgår kinetisk fangst for å muliggjøre selvmontering av molekylære stiger fra sekvensspesifikke oligomerer hvor hybridiseringen er rettet av informasjonen som er kodet i oligomerrestersekvensene.
Gitt deres syntetiske tilgjengelighet, poly(N-erstattet glycine)s (dvs. peptoids) er ansatt som oligomeric forløpere som molekylære stiger er montert19. Peptoider er strukturelle isomers av peptider der anheng grupper er festet til ryggraden-båret nitrogen i stedet for å bli kombinert med α-karbon20. Ved hjelp av solid fase syntese, nøyaktig plassering av dynamiskkovalent anheng grupper langs peptoid kjeden er lett oppnådd, slik at for utformingen av forløper oligomers som kan montere i komplekse supramolecular strukturer21.
Den dynamiske kovalent omorganisering av iminetilkobling er ansatt i denne prosedyren, da den iminegenererende kondensasjonsreaksjonen gir et praktisk middel til å karakterisere selvmonteringen ved massespektrometri som hvert bånd dannet resulterer i en massereduksjon på 18 g / mol22. Videre kan likevekten mellom amin og aldehydreretanter og iminproduktet varieres ved å endre syrekonsentrasjonen. Spesielt brukes sjeldne metalltreflater til å påvirke likevekt, og i tillegg deprotect etylen acetal-beskyttet aldehyder23,24,25. For å merke seg, scandium triflate er allerede vanlig brukt innen dynamisk kovalent selvmontering, inkludert sin nylige suksess i å hjelpe syntesen av kovalente organiske rammer (COFs) ved romtemperatur26,27. I tillegg gir den kontrasterende løseligheten av oligo(peptoid) sekvenser og sjeldne metalltriflate likevekt gjennom væskevæskeekstraksjon. Prosessen rapportert benytter denne kontrollen til å omgå de kinetiske barrierer som hindrer informasjonsrettet selvmontering.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,4-Dioxane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D1114</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(4-Hydroxyphenylazo)benzoic acid (HABA)</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>54793</td>
			<td>Matrix substance for MALDI-MS; &#8805;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-(2-Aminoethyl)aniline</td>
			<td>Ontario Chemicals</td>
			<td>A2076</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Cyanobenzaldehyde</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>049317</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Methylpiperidine</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>P0445</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Toluenesulfonyl chloride</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>BR1703</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL High Performance Centrifuge Tubes</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>21008-240</td>
			<td>Centrifuge Tubes used for automated synthesizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A38-212</td>
			<td>Glacial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic anhydride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A10</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>34851</td>
			<td>For HPLC; Gradient grade; &#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-plastic Norm-Ject syringes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>S7510-10</td>
			<td>Luer-Slip Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allyl chloroformate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>221741000</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromoacetic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A14403</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>288306</td>
			<td>Anhydrous; &#8805;99%; Contains 0.5-1.0% ethanol as stabilizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform-d</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC320690075</td>
			<td>For NMR; 99.8 atom % D; Packaged in 0.75 ml ampoules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichlorodimethylsilane</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>1133100</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloroethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E175</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D37-4</td>
			<td>Stabalized; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>615080010</td>
			<td>Anhydrous; ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethylene glycol monoethyl ether</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>E0048</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Decon Labs</td>
			<td>2701</td>
			<td>200 Proof; Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E178</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-Photolabile SS resin</td>
			<td>CreoSalus</td>
			<td>SA50785</td>
			<td>100-200 mesh; 1% DVB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Peptide Vessel</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1866-02</td>
			<td>Solid Phase, T-Bore PTFE Stpk, Vacuum, Medium Frit, GL 25 Thread</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-6AD HPLC pumps</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED 405nm</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>M405L2-C1</td>
			<td>405 nm LED used for photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED Driver</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>LEDD1B</td>
			<td>Driver for LED light used in photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liberty Blue Automated Peptide Synthesizer</td>
			<td>CEM Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium aluminum hydride</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>199877</td>
			<td>Powder; Reagent grade; 95%; CAUTION: Mildly pyrophoric, handle under inert gas and protect from moisture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 analytical RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4252-E0</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 prepatory RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4253-P0-AX</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A412</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microliter Syringe</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>80700</td>
			<td>Cemented Needle (N)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#39;-Diisopropylcarbodiimide (DIC)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>M02889</td>
			<td>&#8805;99.0%; CAUTION: DIC is hazardous to eyes, skin, via respiratory inhalation, and may cause skin sensitization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>319937</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A200-212</td>
			<td>Certified ACS Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td></td>
			<td>Contents under pressure, may explode if heated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylsilane</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>S13600</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prominence SPD-10A UV/vis Detector</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-Toluenesulfonic acid monohydrate</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>402885</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;98.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scandium(III) triflate</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>009343</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use Needle</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>26420</td>
			<td>18G x 1 1/2&#8243;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>094448</td>
			<td>99%; CAUTION: NaN3 may react with lead and copper which results in the formation of highly explosive metal azides. It is acutely toxic and fatal if swallowed or in contact with skin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S233</td>
			<td>Powder; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S318-100</td>
			<td>Pellets; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S421-500</td>
			<td>Anhydrous; Granular; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter 0.45 &#181;m</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>28145-497</td>
			<td>PTFE, Syringe Filters with Polypropylene Housing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T397</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>034279</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T324</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triphenylphosphine</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>037818</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly

Denne protokollen presenterer bruk av Lewis sure multi-rolle reagenser for å omgå kinetisk fangst observert under selvmontering av informasjonskodede oligomeric tråder mediert av sammenkoblede dynamiske kovalente interaksjoner på en måte som etterligner den termiske sykling en vanlig ansatt for selvmontering av komplementære nukleinsyre sekvenser. Primære aminmonomerer som bærer aldehyd og amin anheng moieties er funksjonalisert med ortologe beskyttende grupper for bruk som dynamiske kovalente reaktantpar. Ved hjelp av en modifisert automatisert peptidsynthesizer, de primære amin monomers er kodet i oligo (peptoid) tråder gjennom solid fase submonomer syntese. Ved rensing av høyytelses flytende kromatografi (HPLC) og karakterisering av elektrosprayioniseringmassespektrometri (ESI-MS), blir sekvensspesifikke oligomerer utsatt for høy lasting av en Lewis sur sjelden metall triflate som begge deprotects aldehyd moieties og påvirker reaksilatorparet likevekt slik at tråder helt dissociate. Deretter utvinnes en brøkdel av Lewis-syren, noe som muliggjør annealing av komplementære sekvensspesifikke tråder for å danne informasjonskodede molekylære stiger preget av matriseassistert laserdesorpsjon / ionisering massespektrometri (MALDI-MS). Den enkle prosedyren som er skissert i denne rapporten omgår kinetiske feller som vanligvis oppleves innen dynamisk kovalent montering og fungerer som en plattform for fremtidig utforming av robuste, komplekse arkitekturer.

For å demonstrere evnen til informasjonskodede peptoider til å gjennomgå sekvensselektiv dynamisk kovalent selvmontering i molekylære stiger, ble en representativ strand, H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma, syntetisert og hybridisert med sin komplementære peptoidsekvens. Monomerene Npam og Npal (preget av 1H NMR (500 MHz), figur 1) ble ansatt som dynamiske kovalente reaktantpar med Neee som hjalp løselighet en endelig selvmontert produkter. I tillegg gjør inkorporeringen av den kommersielt tilgjengelige Nma monomeren en massedifferensiering mellom de to komplementære sekvensene. Ved ferdigstillelse av den snerenfase undermonomersyntesen ble Alloc-gruppen fjernet med Pd(PPh3)4. Før og etter deproteksjon ble deler av harpiksen spaltet under 405 nm-lys og preget av ESI-MS (figur 2). Sekvensen ble renset ved prep HPLC, lyofilisert for å oppnå et off-white pulver, og renhet bekreftet med analytisk HPLC (Figur 3). Oligo(peptoid) ble senere hybridisert med sin komplementære sekvens, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal, for å ha råd til en in-registry stige bekreftet av MALDI-MS (Figur 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> Figur 1: Monomer syntetiske ordninger og 1H-NMR spectra. (A) Monomer syntetiske ordninger med reagenser og forhold: (i) allyl chloroformate, 10% vandig eddiksyre, 1,4-dioksan, romtemperatur, over natten; (ii) etylenglykol, toluen-p-sulfonsyre, toluen, refluks, over natten; (iii) LiAlH4, vannfri Et2O, 0 °C i 4 timer deretter romtemperatur i 12 timer; (iv) tosylklorid, THF, 0 °C; (v) NaN3, DMF, 60 °C, 36 timer; (vi) triphenylphosphine, THF, over natten. (B) Monomer 1H-NMR spectra (500 MHz, CDCl3): (i) 4-(2-aminoethyl)-N-(allylcarbonyloxy)fenylamin (Npam); (ii) 4-(1,3-dioksykokson-2-yl)benzylamin (Npal); (iii) 2-(2-ethoxyethoxy)etylamin (Neee). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> Figur 2: Syntese og debeskyttelse av en sekvensspesifikk oligo(peptoid). (A) Strukturer av H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma før og etter Alloc-beskyttende gruppefjerning med tilhørende (B) ESI massespektrum. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> Figur 3: Rensing og karakterisering av en informasjonskodet peptoid. (A) HPLC-kromatogram av trådrensingen ved preparativ HPLC med en lineær gradient av acetonitrile (MeCN) og vann: (1) 30% MeCN, 0,1-2,1 min; (2) 30-95% MeCN, 2,1-16,1 min; (3) 95% MeCN, 16,1-23,1 min; (4) 95% MeCN, 23.1-26.1 min. Peaks i og ii tilsvarer lav molekylær vekt reaksjon biprodukter, primært DIC-urea, og oligomeric arter inkludert ønsket produkt, henholdsvis. (B) Analytisk HPLC-kromatogram og (C) ESI-massespekter av H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma etter lyofilisering. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> Figur 4: Selvmontering av H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nma og dens komplementære sekvens, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal. (A) Strukturer av de to sekvensene og den resulterende sekvensdrevne samlingen. (B) MALDI massespekter av den molekylære stigen etter annealing ved romtemperatur over natten. Masser: forventet [M + Na]+ = 3306.7, funnet 3306.0; forventet [M-1 imine+Na]+ = 3324,7, funnet 3323.9; forventet [M-2 imine +Na]+ = 3342.7, funnet 3342.8; forventet [M-2 imine +CH3OH+H]+ = 3352,8, funnet 3352,0. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly at JoVE.com

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

En protokoll presenteres for syntesen av informasjonskodede peptoid oligomerer og for sekvensrettet selvmontering av disse peptoidene i molekylære stiger ved hjelp av aminer og aldehyder som dynamiske kovalente refluenserpar og Lewis sure sjeldne jord metall treblåser som multi-rolle reagenser.

Syntese av informasjonsbærende Peptoids og deres sekvens-regissertdynamiske covalent selvmontering

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...

Denne protokollen muliggjør informasjonsrettet montering av oligomeriske sekvenser ved dynamiske kovalente interaksjoner, som virkelig etterligner sekvenselektiv hybridisering av nukleinsyrer, men med økt interstrandbindingsstyrke. Dynamiske kovalente samlinger er vanligvis begrenset til enkle arkitekturer på grunn av begrenset kapasitet for obligasjons omorganisering og feilretting. I motsetning, ved å heve langs konsentrasjonen av en Lewis syre for å påvirke bånd dissosiasjon og senere katalysere bånd omorganisering, denne teknikken reduserer den utbredt kinetiske fangst begrensninger av selvmontering systemer.Denne metoden kan brukes på en rekke felt som benytter kovalente obligasjonsomstillingsreaksjoner, fra kovalente organiske rammer med eksepsjonelt lave defektrater til biomateriale vevsgrensesnitt som er i stand til å tilpasse seg og imøtekomme fortsatt ombygging av vevssubstratet. Når du utfører denne teknikken for første gang, kan enkeltpersoner finne kinetisk fanget samlinger selv etter langvarige glødetider. Vi anbefaler førstegangsbrukere å forsøke hybridiseringer mellom oligomerer som bærer utelukkende aldehyd og utelukkende aminrester, forenkler den kodede informasjonen og dermed hybridisering.For å starte denne prosedyren, vei 0,125 gram FMOC fotolabile solid støtteharpiks og legg den til en fritted automatisert synthesizer reaksjonsfartøy. Sett fartøyet inn i mikrobølgeovndelen av synthesizeren. Fyll hovedflasken med væske med DMF og deprotection flasken med en løsning på 20% 4-metylpiperidin i DMF og tøm avfallet.Deretter forbereder du en molarløsning av bromoacetisk syre og DIC i DMF med totale volumer på 1,5 milliliter for hver rest i rekkefølge og 0,47 milliliter acetisk anhydrid til 4,53 milliliter DMF for å lage en fem milliliter capping løsning. Forbered 0,5 molarløsninger av hvert primære amin som skal brukes i NMP. Det totale volumet av hver løsning bør være 2,5 milliliter for hver rest av riktig primæramin pluss ytterligere 2,5 milliliter.Legg til alle løsningene i den automatiserte synthesizermanifolden. Bruk en automatisert peptidsynthesizer, hovne opp harpiksen, cleave FMOC-gruppen, og utføre forskyvningsreaksjonen som beskrevet i tekstprotokollen. Etter dette, salte veggene i et fritted glassreaksjonsfartøy utstyrt med en treveis stoppekran ved å fylle den til toppen med en løsning på 5% diklorodimetylilan i DCE.La det sitte i 30 minutter og tøm deretter fartøyet og vask det med DCE og metanol. Etter at fartøyet er tørt, overfør harpiksen til den. Vask harpiksen tre ganger med DCM ved hjelp av fem milliliter for hver vask mens boblende med nitrogengass gjennom den ene armen og trekk vakuum med en annen.Tørk og oppbevar harpiksen og den vedlagte oligopeptoiden til deprotection og spaltning. Når du er klar til å fortsette, døs harpiksen igjen hvis den har blitt lagret i mer enn en dag ved å boble den med fem milliliter DMF i 10 minutter. Tøm fartøyet og tilsett en liten magnetisk rørestang og tre milliliter tørr DCM til glasspeptidbeholderen.Vei 0,1 ekvivalenter av palladiumkatalysatoren og 25 ekvivalenter av fenylilan per alloc-gruppe. Bruk en klemme til å plassere reaksjonsbeholderen i en vinkel over røreplaten slik at harpiksen gjennomgår mild agitasjon mens den forblir suspendert i oppløsningsvæsken og hetter fartøyet for å hindre at DCM fordamper. Etter en time, filtrer av oppløsningen og vask harpiksen tre ganger med DCM ved hjelp av fem milliliter per vask.Deretter gjentar du alloc-debeskyttelsen igjen. Skyll deretter harpiksen sekvensielt med metanol og DCM to ganger og overfør harpiksen og den magnetiske rørestangen til et 20 milliliter hetteglass. Senk harpiksen i DMF, rør og hold fast som beskrevet i tekstprotokollen.Deretter bruker du et sprøytefilter til å skille frigjort oligopeptoid fra harpiksen og fjerne oppløsningsvæsken under vakuum. Rekonstituer peptoidene i en 50-50 blanding av vann og acetonitril og rens med omvendt fase klargjørende HPLC. Kombiner de rensede fraksjonene, og frys og lyofiliser dem for å gi et off-hvitt pulver.Analyser pulveret med ESI og MALDI massespektrometri. For å evaluere renhet, utfør analytisk HPLC av de rensede oligopeptoidene. Først forberede 10 millimolar lager løsninger av hver oligopeptoid sekvens som brukes for selvmontering og en 10 millimolar lagerløsning av scandium triflate i vannfri acetonitril.Tilsett 20 mikroliter av hver peptoid lagerløsning til et tre milliliter hetteglass utstyrt med en magnetisk rørestang. Tilsett 1,5 ekvivalenter av scandium triflateløsning per potensiell aminbinding fra lagerløsningen og tilsett nok vann og acetonitril til å danne 200 mikroliter av en 2% vann- og acetonitrilløsning. Rør forsiktig ved 70 grader Celsius i to timer for acetyldeprotektorion av aldehyd og dissosiasjon av alle tråder.Etter dette lader hetteglasset med 200 mikroliter kloroform og to milliliter vann. Rist hetteglasset forsiktig. La blandingen stå i minst 15 minutter.Ved fullstendig faseseparasjon trekker du ut det organiske laget med en mikrolitersprøyte. Overfør det organiske laget til et nytt hetteglass og rør på 70 grader Celsius for oligomer annealing som vanligvis tar seks timer. For å demonstrere evnen til informasjonskodede peptoider til å gjennomgå sekvens-selektiv dynamisk kovalent selvmontering i molekylære stiger, syntetiseres og hybridiseres en representativ tråd med sin komplementære peptoidsekvens.Monomerene NPAM og NPAL er ansatt som dynamiske kovalente reaktantpar med NEEE som hjelper løselighet av endelige ferdigmonterte produkter. Ved ferdigstillelse av den solidfasede submonomersyntesen fjernes alloc-gruppen. Før og etter deprotection ble deler av harpiksen spaltet under 405 nanometer lys og preget av elektrosprayionisering massespektrometri.Sekvensen renses ved å forberede HPLC, deretter lyofilisert for å oppnå et off-white pulver og renheten bekreftes med analytisk HPLC. Oligopeptoiden hybridiseres senere med sin komplementære sekvens for å ha råd til en egen stige bekreftet av MALDI-MS. Når du utfører denne prosedyren, husk å gi tilstrekkelig tid til lagene helt atskilt til den vandige fraksjonen blir gjennomsiktig, minst 15 minutter for å sikre tilstrekkelig katalysatorekstraksjon.Etter å ha fullført denne monteringsprosedyren, bør massespektrometri utføres for å bestemme omfanget av hybridisering. I tillegg kan induktivt skrevet plasmamassespektrometri eller fluor-NMR brukes til å vurdere scandiumkonsentrasjonen etter ekstraksjon. Selv om denne teknikken nylig ble utviklet, forventer vi at den biomimetiske tilnærmingen som er beskrevet i vårt arbeid, vil være medvirkende til å lede fremtidig design og informasjonsrettet montering av komplekse nanostrukturer.Flere av reagensene som brukes her er farlige. Vær forsiktig når du håndterer disse eller andre kjemikalier. Bruk alt personlig verneutstyr og utfør alle eksperimenter inne i en røykhette.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

Acids and Bases

SCIENTISTS IN ACTION

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

Origami Inspirert Self-montering av mønstret og rekonfigurerbar Partikler

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

Dannelse av Bestilte biomolekylære strukturer ved selvbygging av Short Peptider

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Selvbygging av komplekse Todimensjonale figurer fra Single DNA Fliser

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Synthesis of Non-uniformly Pr-doped SrTiO3 Ceramics and Their Thermoelectric Properties

Syntese av ikke-uniformt Pr-dopet SrTiO<sub&gt; 3</sub&gt; Keramikk og deres Termo Properties

We demonstrate a novel synthesis strategy for the preparation of Pr-doped SrTiO3 ceramics via a combination of solid state reaction and spark plasma ...

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks (COFs): A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks COFs: A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Mikrofluidbasert syntese av kovalente organiske rammer (COF): Et verktøy for kontinuerlig produksjon av COF-fibre og direkte utskrift på overflaten

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

Pode Multiwalled karbon nanorør polystyren aktivere selvtillit forsamlingen og Anisotrop lappverk

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Væske-celle overføring elektronmikroskop for sporing selvstendig montering av nanopartikler

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Syntese og massespektrometri analyse av Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Fabrikasjon av sfærisk og orm-formet Micellar nanokrystaller ved å kombinere Electrospray, selvstendig montering og løsemiddelbaserte struktur kontroll

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Utarbeidelse av stabile bisyklisk Aziridinium ioner og deres Ring-åpning for syntese av Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...